Software IHM industrial para automatização do fabrico

A Interface Homem-Máquina, ou HMI, revolucionou a forma como as indústrias de todo o mundo operam e monitorizam os seus sistemas e máquinas.

Na era atual da automação e da digitalização, o software HMI tornou-se um elemento crucial para melhorar a eficiência, a segurança e a produtividade em vários sectores industriais.

Este artigo vai mergulhar no mundo do software IHM industrial, explorando as suas aplicações, vantagens e desafios, bem como o seu impacto na otimização de processos e na tomada de decisões em ambientes industriais.

O que se entende por software IHM industrial para instalações de fabrico?

O software de interface homem-máquina IHM industrial é uma ferramenta fundamental na indústria transformadora que facilita a interação entre o homem e as máquinas industriais.

Fornece uma interface gráfica intuitiva que permite aos operadores monitorizar e controlar eficazmente equipamentos industriais altamente sofisticados.

Este tipo de software oferece uma série de elementos visuais, como botões, indicadores, gráficos e ecrãs tácteis, que permitem aos utilizadores interagir intuitivamente com os sistemas e equipamentos industriais.

Os controlos de entrada/saída permitem aos operadores enviar comandos para as máquinas e receber feedback em tempo real sobre o seu funcionamento.

Uma caraterística importante do software HMI é a sua versatilidade. Pode ser instalado em hardware específico concebido para o efeito, como os ecrãs tácteis industriais, ou em dispositivos mais comuns, como PC, tablets, dispositivos móveis e dispositivos portáteis.

Isto significa que os operadores podem aceder e controlar sistemas a partir de uma variedade de locais e dispositivos, aumentando a flexibilidade e a eficiência em ambientes industriais.

Arquitetura de software de IHM industrial 

A arquitetura do software IHM industrial desempenha um papel crucial no funcionamento eficiente de equipamentos industriais altamente sofisticados. Na maioria dos casos, o software IHM industrial actua como ponte de comunicação entre um operador de equipamento e um Controlador Lógico Programável (PLC) responsável pela monitorização e controlo da maquinaria industrial.

Este sistema de interação é essencial para garantir o bom funcionamento e a segurança do equipamento numa variedade de ambientes industriais.

A sequência típica de funcionamento do Software HMI para instalações industriais começa com um operador humano que utiliza um dispositivo HMI, como um ecrã tátil ou um painel de controlo, para enviar um pedido de alteração ou realizar uma ação específica no equipamento industrial.

Este pedido é comunicado ao PLC, que é o cérebro da máquina e está programado para executar uma série de acções com base nas entradas fornecidas pelo operador através do software IHM industrial.

Quando o PLC recebe o pedido do software IHM Industrial, inicia a ação correspondente no equipamento.

Isto pode ser qualquer coisa, desde o arranque de uma máquina, a paragem de um processo ou o ajuste de parâmetros operacionais. O PLC é essencial neste processo, uma vez que é responsável por garantir que todas as acções são executadas de forma segura e eficiente.

Para além das interações diretas entre o operador e o equipamento através do software IHM Industrial, é também comum que o PLC esteja ligado a sensores e câmaras incorporados na máquina. Estes dispositivos fornecem informações em tempo real sobre o estado da máquina, como temperatura, pressão, velocidade ou posição.

Quando há uma mudança significativa no estado da máquina ou é detectada uma anomalia, os sensores e as câmaras enviam esta informação ao PLC, que por sua vez a pode transmitir ao software IHM Industrial para visualização. Isto permite ao operador estar sempre a par do que se passa no equipamento e tomar decisões informadas.

No passado, a comunicação entre o software IHM industrial e o CLP costumava ser feita através de cabos Ethernet. No entanto, com o avanço da tecnologia e a crescente adoção de soluções na nuvem, é agora muito mais comum e eficiente estabelecer a comunicação HMI-PLC através de interfaces de programação de aplicações web (APIs) alojadas em servidores na nuvem.

Esta evolução na arquitetura do software da IHM industrial trouxe inúmeras vantagens para a indústria.

A integração dos sistemas de software IHM industrial com a nuvem oferece uma série de vantagens significativas.

Em primeiro lugar, permite o acesso remoto ao software IHM industrial a partir de qualquer lugar com uma ligação à Internet. Isto é especialmente valioso em situações em que os operadores têm de monitorizar e controlar o equipamento a partir de locais remotos ou longe do local de trabalho principal.

Com o acesso remoto, os operadores podem monitorizar e ajustar o desempenho do equipamento em tempo real, melhorando a eficiência operacional e reduzindo o tempo de inatividade.

Para além do acesso remoto, a integração com a nuvem facilita a recolha de dados da máquina. Os dados gerados por sensores e câmaras integrados nas máquinas podem ser armazenados e processados centralmente na nuvem.

Isto simplifica a gestão de dados e dá às organizações a capacidade de acompanhar o desempenho das suas equipas ao longo do tempo.

Uma das vantagens mais notáveis da utilização da nuvem na arquitetura do software IHM industrial é a capacidade de automatizar a análise de dados na nuvem. Os algoritmos e as ferramentas de análise de dados podem ser executados na nuvem para identificar padrões, tendências ou potenciais problemas no funcionamento do equipamento.

Isto pode ajudar a evitar falhas dispendiosas e a programar a manutenção de forma mais eficiente.

O software IHM industrial é essencial nos ambientes industriais modernos. Facilita a comunicação eficiente entre os operadores humanos e o equipamento industrial, garantindo um funcionamento seguro e eficiente.

A mudança para a integração na nuvem proporcionou benefícios adicionais, como o acesso remoto, a recolha centralizada de dados e a automatização da análise de dados, melhorando ainda mais a eficiência e a produtividade na indústria.

Quais são as vantagens da programação personalizada através do software IHM Industrial?

• Usabilidade. Assumindo a simplicidade de um dispositivo de ecrã tátil que executa um painel de controlo de software IHM industrial em comparação com a complexidade do equipamento industrial convencional com múltiplos botões, interruptores, alavancas, mostradores, consolas de computador e luzes LED, torna-se rapidamente evidente que o software IHM industrial é mais fácil de aprender e utilizar pelos operadores.
• Maior funcionalidade e eficiência. A forma como o software IHM industrial reúne todas as funcionalidades de controlo e monitorização de uma máquina (ou grupos de máquinas) num painel ou plataforma conveniente significa que o operador pode trabalhar de forma muito mais eficiente. O equipamento tradicional pode exigir que o operador se desloque de um local para outro para aceder a diferentes painéis de controlo, mas o software IHM industrial poupa tempo ao eliminar esta necessidade.
• Melhorar a segurança dos trabalhadores. O software IHM industrial aumenta a segurança ao criar uma maior distância entre o operador da máquina e a própria máquina. Em vez de utilizar botões e controlos ligados ou ligados por cabo ao dispositivo, o software IHM industrial oferece acesso remoto através de um dispositivo portátil sem fios. As inspecções visuais das máquinas podem ser realizadas utilizando câmaras que transmitem imagens para o dispositivo, em vez de o operador se aproximar da máquina e correr o risco de se ferir. Além disso, para processos que envolvem materiais perigosos, o software IHM Industrial reduz a possibilidade de entrar em contacto com eles.
• Aumenta a fiabilidade. A fiabilidade das máquinas é uma das preocupações mais importantes para os gestores ou proprietários de qualquer instalação industrial. O software IHM industrial também funciona como software de monitorização, ajudando a tornar as máquinas mais fiáveis ao fornecer acesso contínuo a dados de monitorização capturados por sensores e câmaras localizados no interior das máquinas. Os sensores IoT podem transferir automaticamente dados para a nuvem, que são apresentados no ecrã da HMI industrial. Os dados recolhidos podem ser utilizados como parte de um programa de manutenção proactiva que visa corrigir problemas antes que estes provoquem uma falha da máquina.
• Menos erros humanos. Os erros do operador podem conduzir a problemas significativos em termos de segurança, custos de reparação e perda de funcionalidade. O software IHM industrial reduz a possibilidade de erro do operador, uma vez que pode automatizar alguns dos sistemas de controlo ou anular determinados processos em caso de erro. A facilidade de utilização também torna menos provável a ocorrência de erros e é menos provável que os alertas não sejam tidos em conta.
• Redução de custos. A maioria dos benefícios acima referidos contribui para uma redução global dos custos e despesas. As principais economias obtidas com a implementação do software IHM industrial são os custos de manutenção e a formação do pessoal. A facilidade de utilização da interface significa que o pessoal operacional pode ser treinado e reciclado mais rapidamente do que seria necessário para uma conceção complexa de botões, interruptores e consolas de controlo. Haverá menos falhas nas máquinas e menos tempo de inatividade para reparações devido à maior fiabilidade do equipamento e à capacidade de aplicar estratégias de manutenção proactivas.
• Retorno do investimento (ROI). O software IHM industrial oferece um bom retorno do investimento. O custo inicial relativamente baixo para implementar o software IHM industrial, desenvolver a programação IHM industrial e adquirir os dispositivos móveis necessários, como os ecrãs IHM, será rapidamente compensado pela redução dos custos e pelo aumento da produtividade global.

Principais caraterísticas do software HMI industrial

No sector da produção industrial, a eficiência e a segurança são essenciais para o sucesso. As soluções HMI desempenham um papel crucial no fornecimento aos operadores das ferramentas necessárias para controlar e monitorizar eficazmente o equipamento e os processos industriais. As principais caraterísticas do software HMI são essenciais para garantir um funcionamento suave e seguro em ambientes industriais diversificados.

CONTEÚDO ÚTIL - Vantagens da recolha de dados de fabrico para as empresas de produção industrial

Segurança

A segurança é uma prioridade crítica em qualquer ambiente industrial. O software HMI fornece caraterísticas de segurança essenciais para garantir que apenas as pessoas autorizadas têm acesso a dados e funções vitais. Algumas das caraterísticas de segurança incluem:

• Controlo de acesso baseado em funçõesO software HMI permite a atribuição de diferentes papéis aos utilizadores, o que determina os seus níveis de acesso a dados e funções. Isto assegura que apenas as pessoas com a autoridade adequada podem executar determinadas acções.
• Restrições à visualização de dadosPor vezes, determinados dados requerem um nível de autorização mais elevado para serem visualizados. O software HMI pode automatizar este processo, assegurando que os dados sensíveis não estão acessíveis a utilizadores não autorizados.

Controlo de entrada

O controlo eficaz das entradas é essencial para o funcionamento de máquinas e processos industriais. O software HMI industrial fornece funções-chave para gerir a entrada de dados e desencadear alterações no comportamento da máquina. Algumas das funções de controlo de entrada incluem:

• Entrada de dadosSoftware HMI: Os operadores podem utilizar o software HMI para introduzir dados que desencadeiam acções específicas na máquina. Isto permite ajustes e modificações em tempo real para otimizar o desempenho.
• Receitas de dadosAs receitas de dados são conjuntos predefinidos de acções que podem ser desencadeadas por um único comando. Isto simplifica e acelera processos complexos, permitindo que os operadores executem várias acções de forma eficiente.

Controlo da produção

A monitorização da produção é crucial para garantir que os processos industriais funcionam sem problemas e de acordo com as especificações. O software IHM industrial fornece ferramentas para monitorizar e comunicar o estado dos sistemas. Algumas das funcionalidades de monitorização das saídas incluem:

• Visualização do processoO software HMI permite a visualização em tempo real de fluxos de trabalho industriais. Isto é conseguido através de representações gráficas no ecrã que mostram o estado atual dos processos de uma forma animada e compreensível.
• Acções automatizadas de mudança de estadoO software HMI pode enviar notificações automáticas aos operadores através de mensagens no ecrã, alertas sonoros, e-mails ou entradas no registo de erros quando é detectada uma alteração significativa no estado do sistema. Isto permite uma resposta rápida a situações críticas.

Outras caraterísticas técnicas do software IHM industrial

Para além das categorias acima referidas, o software de IHM industrial também oferece uma série de caraterísticas adicionais que podem variar de acordo com as necessidades específicas da indústria e da aplicação. Uma dessas caraterísticas é:

• Personalização do painel de controloO software HMI permite que os operadores de máquinas personalizem os seus painéis de controlo de acordo com as suas preferências e necessidades. Isto permite-lhes selecionar as ferramentas necessárias e organizar o seu próprio espaço de trabalho virtual para maior eficiência e conforto.

Em suma, o software HMI é uma parte fundamental dos ambientes industriais modernos. As suas principais caraterísticas, como a segurança, o controlo de entradas, a monitorização de saídas e muitas outras, garantem um funcionamento eficiente e seguro em várias aplicações industriais.

A possibilidade de personalização também desempenha um papel importante ao permitir que os operadores adaptem os seus painéis de controlo às suas necessidades específicas. Estas caraterísticas fazem do software HMI uma ferramenta essencial para otimizar os processos industriais e garantir um funcionamento eficiente e seguro.

Integrações importantes de software IHM industrial 

No fabrico industrial, a colaboração e a interligação de várias soluções tecnológicas são essenciais para um funcionamento eficiente e eficaz. O software HMI é uma parte crucial deste ecossistema, actuando como ponto de entrada e saída para o controlo e monitorização de máquinas e processos industriais.

No entanto, para concretizar todo o seu potencial, é essencial integrar o software HMI com outras soluções chave da indústria. Aqui estão algumas das integrações mais importantes em projectos de HMI:

PLC (Programmable Logic Controller - Controlador Lógico Programável)

A comunicação com PLCs é essencial em muitos ambientes industriais. Esta integração é conseguida através de uma API Web em soluções de média e grande escala ou através de Ethernet em soluções de pequena escala. Ao permitir que o software HMI comunique com o PLC, é possível o controlo e a monitorização de máquinas e processos industriais.

Isto é essencial para garantir que as máquinas funcionam de acordo com as especificações e para permitir alterações em tempo real no funcionamento.

SCADA (Controlo de Supervisão e Aquisição de Dados)

A integração com o SCADA permite a ligação de várias HMIs numa rede que pode ser monitorizada e controlada através de software de monitorização centralizado. Isto é especialmente útil em ambientes industriais onde são geridos vários sistemas e locais.

A integração com o SCADA proporciona uma visão mais ampla e um maior controlo dos processos industriais, facilitando a tomada de decisões informadas e optimizando a eficiência.

Aplicações ERP

A integração com os sistemas ERP é essencial para a gestão eficiente da empresa. Permite que o ERP receba registos de atividade regulares dos operadores de equipamento, o que ajuda a medir a eficiência do trabalho. Isto é crucial para o acompanhamento da produtividade, o planeamento de recursos e a tomada de decisões estratégicas.

Para além disso, a integração com o ERP garante que os dados relevantes da produção e das operações estão disponíveis em tempo real, melhorando a capacidade de resposta e a coordenação em toda a organização.

As integrações de software IHM industrial com sistemas como PLC, SCADA e ERP são essenciais para otimizar as operações industriais. Estas integrações permitem um maior controlo, supervisão e gestão dos processos e recursos industriais, o que se traduz numa maior eficiência e produtividade.

A capacidade de comunicar e colaborar com outras soluções tecnológicas é fundamental na era moderna da indústria, e o software HMI desempenha um papel fundamental neste ecossistema, actuando como elo de ligação entre os operadores e as máquinas.

Factores que determinam o sucesso do software HMI 

A experiência acumulada da empresa na implementação de software HMI na indústria transformadora levou à constatação de que o trabalho dos operadores de equipamentos envolve elevados níveis de responsabilidade, stress e fadiga.

Por este motivo, a conformidade da interface gráfica do utilizador da HMI com a norma ISA101 é considerada um fator chave para o sucesso de uma solução HMI.

Ao conceber o software IHM industrial, garante que as interfaces são concebidas para proporcionar uma elevada consciência situacional e um controlo situacional fácil, o que ajuda a..:

• Concentrar a atenção dos operadores de equipamento em processos de alta prioridade e de alto risco.
• Tornar instantaneamente perceptíveis os problemas e erros críticos.
• Proporcionar uma navegação intuitiva para uma resposta imediata a qualquer alteração do estado do equipamento.

O sucesso de uma HMI reside na sua capacidade de proporcionar aos operadores uma experiência de utilização eficiente e segura.

A conformidade com a norma ISA101 é essencial para garantir que a interface gráfica do utilizador é concebida de forma a que os operadores se possam concentrar em tarefas prioritárias e detetar rapidamente problemas ou erros críticos.

Além disso, a navegação intuitiva facilita a resposta imediata a qualquer alteração no estado do equipamento, o que é essencial para manter um elevado nível de eficiência e segurança em ambientes industriais.